接触交代(矽卡岩)矿床

矿床学OreGeology第七章接触交代矿床（矽卡岩矿床）授课内容概念、特点及工业意义形成条件主要类型及实例成矿作用与矿床分类接触交代矿床／矽卡岩矿床(contactmetasomaticdeposit/skarndeposit)—产于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石（或其它钙镁质岩石）的接触带上或其附近，通过含矿气水溶液交代作用形成，并与矽卡岩（钙铝−钙铁榴石系列，透辉石−钙铁辉石系列）在成因上和空间上存在联系的一类矿床。接触交代矿床1.概念、特点及工业意义接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矽卡岩矿床的特点矿床的产出部位—分布于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带上或其附近。—多数产于外接触带的矽卡岩化围岩中，少数产于内侧接触带的蚀变侵入体内，一般距接触面100−200范围内，个别可远离接触带达1km以上。接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矽卡岩矿床相对于接触带的分布情况接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矿体的形态、产状和规模—矿体的形态和产状复杂，明显受接触带构造的控制。多呈不规则状、似层状、凸镜状、脉状、巢状等。—规模大小不一，由直径仅数米的小矿体，至长数公里、延伸达千米以上巨大矿体。但一般为中小规模。—物质成分极为复杂，主要由金属氧化物、硫化物和一组特殊的矽卡岩矿物组成。—金属氧化物：主要有磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿，次有黑镁铁锰矿、红锌矿、黑锰矿等。—金属硫化物：黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、辉钼矿、辉铋矿等。矿石的物质成分接触交代矿床1.概念、特点及工业意义—矽卡岩矿物：按成分不同分为钙矽卡岩矿物和镁矽卡岩矿物两类。接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矿物组成钙矽卡岩镁矽卡岩硅酸盐辉石(透辉石−钙铁辉石)、石榴石(钙铝−钙铁石榴石)、硅灰石、方柱石镁橄榄石、透辉石−次透辉石含水硅酸盐角闪石、符山石、绿帘石、绿泥石、阳起石硅镁石、金云母、透闪石、蛇纹石、韭角闪石硼酸盐硼镁铁矿、硼镁石氧化物磁铁矿、赤铁矿、锡石、石英磁铁矿、赤铁矿、尖晶石、水镁石、锡石、石英硫化物黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、毒砂黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿其他方解石、萤石、重晶石、白钨矿方解石、菱镁矿、菱镁铁矿接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矿石结构和构造—矿石结构：多为粗粒结构—矿石构造：块状、浸染状、条带状、晶洞状、团块状等矿床的分带性—矿床常具分带性，由侵入体内向外依次出现：蚀变岩体→内矽卡岩→外矽卡岩→蚀变灰岩→灰岩是一种具重要工业意义的矿床类型—主要矿产有：铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼、钴、金、石墨、刚玉、砷、铍、硼、石棉、压电石英、金云母和石榴石等—矽卡岩矿床在世界矿产储量中所占的比重：接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矽卡岩矿床的工业意义富铁矿：25％钨矿：50％铅锌矿：25％—我国是世界上矽卡岩矿床最发育的国家之一，是我国富铁、富铜矿和钨锡矿的主要矿床类型接触交代矿床1.概念、特点及工业意义矽卡岩型Cu矿：16.4％(总开采量的第一位，41.2%)矽卡岩型Fe矿：11.2％（富矿总储量占第一位）矽卡岩型W矿：60.6％矽卡岩型Sn矿：69.6％矽卡岩型Bi矿：87.6％矽卡岩型Mo矿：22.7％矽卡岩型Pb−Zn矿：18.3％矽卡岩型Au矿（包括伴生金）：20％2.形成条件接触交代矿床大地构造条件大幅度的沉降中酸性侵入岩厚的碳酸盐岩建造频繁的构造岩浆活动＋2.形成条件接触交代矿床显生宙的造山带构造体系是矽卡岩矿床形成的有利大地构造环境。矿床主要产于洋−陆俯冲造山带、陆−陆碰撞造山带、大陆边缘坳陷带及大陆内部裂谷环境，特别在地球演化晚期的中-新生代，矽卡岩型矿床较为发育。岩浆演化过程分异出含矿溶液，是形成矽卡岩矿床的先决条件2.形成条件接触交代矿床岩浆岩条件岩性—主要为中酸性岩浆岩，按岩性分为两个系列钙碱性系列：花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩碱性系列：碱性正长岩、花岗正长岩、石英二长岩、二长岩—与成矿关系密切的主要是钙碱性系列的中酸性侵入岩—不同的矿种往往表现出明显的成矿专属性：Fe、Cu、Au：闪长岩、花岗闪长岩、二长岩Pb、Zn：花岗闪长岩、花岗岩W、Sn、Mo：花岗岩2.形成条件接触交代矿床侵入深度—中深至浅成（14.5km），中细粒至斑状结构—侵入体多为中小型规模，出露面积一般小于50km2，多为210km22.形成条件接触交代矿床岩体规模、形态—多呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状等山东沂南Au-Cu-Fe矿—大多为中新生代，少数为古生代（我国东部主要为燕山期，西部主要为海西期）侵入体时代围岩条件2.形成条件接触交代矿床—与成矿关系密切主要是各类碳酸盐岩类地层：石灰岩（大理岩）、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩、泥灰岩、钙质页岩等；其次是火山岩（安山岩、英安岩和凝灰岩等）—我国矽卡岩型铜矿床中，围岩属碳酸盐类岩石的矿床占95％—碳酸盐岩与火山岩、页岩互层时对成矿较有利2.形成条件接触交代矿床山东沂南金铜铁矿床剖面图2.形成条件接触交代矿床—围岩的物理性质（节理、裂隙、孔隙率、渗透率等）对矿化富集和矿体形态、产状有重要影响决定了成矿流体在围岩中扩散、渗滤的速度及流量，控制围岩与热液间反应的表面积机械性质决定了围岩在外力作用下发生形变的方式（断裂、裂隙或层间破碎带）及规模—围岩的化学成分控制了矽卡岩的成分和矿物组合（钙矽卡岩镁矽卡岩）地质构造条件构造控制含矿溶液的通道，也为成矿提供有利的空间2.形成条件接触交代矿床侵入体与围岩的接触带构造围岩层理、层间破碎带及构造裂隙褶皱构造捕虏体构造矽卡岩矿床绝大部分受接触带构造控制，其形态极为复杂，有平直的、波状的、港湾状的、锯齿状的等等按接触带性质：简单接触带、混染接触带、构造叠加接触带、多次侵入接触带、热液蚀变接触带等按接触面与围岩层理关系：整合接触、不整合接触按接触面与上下地层关系：平盖接触、超覆接触2.形成条件接触交代矿床侵入体与围岩的接触带构造岩体凹部通常对成矿比较有利2.形成条件接触交代矿床围岩层理、层间破碎带及构造裂隙不同岩性岩层之间的层间剥离、层间破碎带及构造裂隙，对矽卡岩矿体具重要控制意义，往往形成多层矿体2.形成条件接触交代矿床层间破碎带控矿第一含矿层第二含矿层第三含矿层第四含矿层第五含矿层第六含矿层Ⅰ含矿层Ⅱ含矿层太古界与元古界不整合面新元古界土门群寒武系长清群李官组寒武系长清群朱砂洞组寒武系长清群馒头组寒武系九龙群张夏组寒武系九龙群崮山组寒武系九龙群炒米店组8个含矿层位，14层矿体“六上二下”复式结构褶皱构造褶皱轴面发生弯曲处、褶皱倾伏端及褶皱的方向和性质发生变化处，有利于岩浆的侵入和与其伴随的矿化。2.形成条件接触交代矿床捕虏体构造岩体内部灰岩等捕虏体的接触带构造，规模大小不等，矿化常沿捕虏体边部断续分布，有时整个捕虏体都被交代，形成相当规模的矿体2.形成条件接触交代矿床矽卡岩矿床形成温度区间为800～200℃，其中：—矽卡岩矿物形成于800～300℃—磁铁矿等金属氧化物形成于600～300℃—硫化物形成于400～200℃物理化学条件2.形成条件接触交代矿床温度条件深度和压力条件—中深至浅成（14.5km）—形成压力一般为30300MPa3.成矿作用与矿床分类成矿方式接触渗滤交代作用：由中酸性侵入体分泌出来的含矿气水溶液沿着接触带的裂隙系统渗滤，并与周围的岩石发生交代。接触交代作用是矽卡岩矿床成矿的主要方式—受温度梯度和压力梯度控制—渗透范围大，可形成厚大的交代带，也可在距接触带较远的围岩中交代成矿接触交代矿床接触扩散交代作用（双交代作用）：发生在两种两种不同物理化学性质的岩石接触带，在上升溶液的影响下，使原来两种岩石中的组分通过粒间溶液在横切接触面的方向上发生相向的扩散交代，形成矽卡岩。—浓度梯度是扩散运移的动力—扩散范围小，难于形成厚大的交代带CaO，MgO，CO2SiO2，K2O，Na2O3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床在矽卡岩矿床形成过程中，渗滤交代作用和扩散交代作用往往共同作用，密不可分，并构成复杂的配置—在深部相对塑性的条件下，接触带裂隙、节理不发育，扩散交代起重要作用—在浅部相对脆性的条件下，接触带裂隙和节理发育，渗滤交代作用占优势3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床成矿过程矽卡岩矿床各是在很长的时间和很大的温度变化范围内形成的，成矿过程具多期性和多阶段性，可划分为两个成矿期、五个成矿阶段：矽卡岩期石英−硫化物期早期矽卡岩阶段晚期矽卡岩阶段氧化物阶段早期硫化物阶段晚期硫化物阶段3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床－以形成高温、岛状和链状的无水硅酸盐矿物（硅灰石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、方柱石等）为特征，因而也称干矽卡岩阶段—是在高温的超临界状态下形成的—通常无硫化物的沉淀，在镁矽卡岩中可形成磁铁矿和硼酸盐，钙矽卡岩中形成白钨矿矽卡岩期早期矽卡岩阶段3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床CaCO3+SiO2=CaSiO3(硅灰石)+CO2↑CaCO3+MgCO3+2SiO2=CaMgSi2O6(透辉石)+2CO2↑CaCO3+FeO+2SiO2=CaFeSi2O6(钙铁辉石)+2CO2↑3CaCO3+Al2O3+3SiO2=Ca3Al2Si3O12(钙铝榴石)+CO2↑3CaCO3+Fe2O3+3SiO2=Ca3Fe2Si3O12(钙铁榴石)+3CO2↑典型矽卡岩矿物的反应式3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床—交代早期矽卡岩阶段的矿物，以形成复杂链状的含水硅酸盐类矿物（阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石-黝帘石、硅镁石等）为特征，也称湿矽卡岩阶段晚期矽卡岩化阶段2CaO3+5MgCO3+8SiO2H2O=Ca2Mg5Si8O22(OH)2(透闪石)+7CO2↑—此阶段随着温度的降低，溶液中铁的惰性增强，难于进入硅酸盐格架，而以大量磁铁矿的形式沉淀，故又称磁铁矿阶段3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床—碳酸盐类岩石对HCl的中和作用，有利于促进磁铁矿的形成—此阶段是在接近临界点的气化−高温热液条件下进行的，[OH]-，CO2和H2S等矿化剂起明显作用FeCl2+2H2O=Fe(OH)2+2HCl↑2Fe(OH)2+FeCl2+2SiO2=Fe3O4(磁铁矿)+2HCl+H2—介于矽卡岩期和石英−硫化物期之间，具有过渡性质，以形成层状和架状硅酸盐化物（正长石、酸性斜长石，金云母、白云母、黑云母）、金属氧化物和含氧盐（磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿等）为特征—该阶段后期可形成少量的金属硫化物（辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等）—矿化作用是在高温热液条件下进行的氧化物阶段3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床—SiO2不再与Ca、Mg、Fe、Al组成矽卡岩矿物，而是独立形成大量石英—有典型热液矿物绿泥石、方解石等—有大量金属硫化物形成3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床石英−硫化物期—交代早期硅酸盐矿物，形成绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐、萤石、石英等脉石矿物—矿石矿物以Fe-Cu硫化物为主（磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂等），也见Mo和Bi的硫化物（辉钼矿、辉铋矿），亦称铁铜硫化物阶段—形成于高−中温热液条件3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床早期硫化物阶段—脉石矿物主要为交代早期硅酸盐矿而形成的绿泥石、绢云母以及大量的石英和碳酸盐类矿物。—矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿等，故又称铅锌硫化物阶段—形成于中低温热液条件下3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床晚期硫化物阶段3.成矿作用与矿床分类接触交代矿床矽卡岩矿床的分类矽卡岩矿床钙矽卡岩型镁矽卡岩型按矽卡岩的成分层控−矽卡岩型云英岩−矽卡岩型斑岩−矽卡岩型按多成因及矿化叠加关系同时矿化型继承矿化型按矿化与矽卡岩的关系叠加矿化型按矿种分，矽卡岩矿床的主要类型有：矽卡岩型锡矿床矽卡岩型钼矿床矽卡岩型铍矿床矽卡岩型铁矿床矽卡岩型铜矿床矽卡岩型铅锌矿床矽卡岩型钨矿床矽卡岩型金矿床……